biomasa colombia
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Generación Energética a partir de Biomasa Residual Colombiana
Departamento de Ingeniería Mecánica y MecatrónicaDepartamento de Ingeniería Mecánica y MecatrónicaDepartamento de Ingeniería Mecánica y MecatrónicaDepartamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 1 de 21
Sonia Rincón Prat
Grupo de Investigación en Biomasa y Optimización Térmica de Procesos - BIOT
Foro de Innovación “Environment for Life”Bogotá, D. C., 11 de Noviembre de 2009
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Contenido
1. Biomasa como Fuente Energética
2. Tecnologías de Transformación
3. Ejemplos de Procesamiento
3.1 Nivel de laboratorio
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 2 de 21
3.1 Nivel de laboratorio
3.2 Nivel planta piloto
4. Perspectivas
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Residuos agroindustriales colombianos
Cultivo Producción / ton/año
Residuo Producción / ton/año
Fruto de palma de
3´500.000 Cuesco 206.000
Fibra 380.000
Biomasa: Fuente Energética
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 3 de 21
palma de aceite
Fibra 380.000
Café Verde 700.000 Cascarilla 145.000
Caña de azúcar
21´500.000 Bagazo 5´900.000
Arroz 1´700.000 Cascarilla 500.000
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Biomasa: Fuente Energética
Materia Orgánica
Lignina (25 %)
Celulosa (35 %)
Hemicelulosa (25%)
c (50-65%)
h (3-6%)
n (1-3%)
h (3-6%)
c (50–65 %)
n (1-3%)
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 4 de 21
Ceniza
Extractivos (15 %)
Contenido de Agua (1)
Contenido de Cenizas (2)
Materia Volatil (3)
w
a
M.V.
5-15 %
1-6 %
75-95 %
Análisis Próximo
s (máx 1%)o (35-45%)
Análisis Últimoo (35-45 %)
smáx (1%)
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C [%] H [%] N [%] O(1)[%]
Cuesco de Palma
52.8 5.7 <1 40.5
Fibra de Palma
48.7 6.3 <1 44.4
Biomasa: Fuente Energética
ANÁLISIS ELEMENTAL
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 5 de 21
Palma48.7 6.3 <1 44.4
Cascarilla de Cafe
50.3 5.3 <1 43.8
Bagazo de Caña
53.1 4.7 <1 41.7
Madera 51.6 6.3 <1 41.5
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ANÁLISIS PRÓXIMO [%]PODER CALORÍFICO
[MJ/Kg]
humedad M.V. ceniza PCS(1)
Cuesco de Palma
11.2 79 1.7 22.2*
Fibra de 5.2 79 5.2 18.4
Biomasa: Fuente Energética
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 6 de 21
Fibra de Palma
5.2 79 5.2 18.4
Cascarilla de Cafe
10.1 82 1.2 18.7
Bagazo de Caña
15.0 87 8.1 17.9
Madera** 6.0 90 1.0 20.0
** Mc Kendry, P. Bioresource Technology 83 (2002) 37-46
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Procesos Bioquímicos
Procesos
Tecnologías de Transformación
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 7 de 21
Procesos Termoquímicos
Procesos Físico-Químicos
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Pirólisis Sólido
GasGasificaciónProcesos
Gas de Síntesis
Procesamiento Secundario
Tecnologías de Transformación
Carbón Activado
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 8 de 21
LíquidoLicuefacción
Combustión
Procesos Termoquímicos
Síntesis
Combus-tibles
Energía Eléctrica o Mecánica
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Reactor
Temperatura Reacción química
Transformación Termoquímica
Tecnologías de Transformación
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 9 de 21
Temperatura
PresiónGas de reacción o gas inerte
BiomasaTiempo
Sólido
Líquido
Gas(Catalizador)
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el.
Balanza
Condensado
Sistema de Enfriamiento
Termo-
H2
O2,CO,CH4
Analizadores mezcla gas
Ejemplos de procesamiento
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 10 de 21
Reactor
Gas de reacción
N2
Termo-elemento
Muestra
O2,CO,CH4
CO2
Contador de gasGas
mezcla gas
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60
80
100ua
l/B
M/%
Inic
ial*
6
8
10
12
M/%
Inic
ial*
Masa
CO
CO2
Ejemplos de procesamiento
Pirólisis de cuesco de palma
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 11 de 21
0
20
40
Mas
aR
esid
u
0
2
4
6
Gas
/BM
200 400 600 800 1.000
Temperatura / ºC
CO
CH4 H2
* Valores en base seca y libres de ceniza
k = 10 K/min, Tf = 1000 °C, 2 mm < x < 3 mm
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0,6
0,8
1,0
H2O
(CO,CO ,H ,CH ,CnHm)2 2 4
Gases
Rango óptimopara la producción
Gases
Gasificación de Carbonizado de Cuesco de Palma
:30%
Ejemplos de procesamiento
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 12 de 21
0,0
0,2
0,4
0,6
0 10 20 30 40 50 60 70
Tiempo de Gasificación / min
Carbonizado
Ceniza
para la producciónde carbón activado
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Reactores utilizados en la transformación termoquímica de biomasa Gas producido
Gas producidoBiomasa
Gas producido
Gas barrido u oxidación
Ejemplos de procesamiento
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 13 de 21
Lecho Fluidizado
Biomasa
Lecho Fijo
Gas barrido u oxidación
Producto sólido
Lecho Móvil
Biomasa
Gas barrido u oxidación
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Gasificador de lecho fijo
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 14 de 21
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Gasificador de lecho fijo
60
70
80
90
100
af/%
H2
CO2
CH4
COC2H4CH20 Promedio: 50 %
Gasificación completa
Hu = 12,01 MJ / m3= 0,82 kg / m3ρ
Hu = 12,64 MJ / m3= 0,88 kg / m3ρ
PCI PCI
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 15 de 21
0
10
20
30
40
50
Mas
a,da
850 ºC 900 ºC
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Tipo de gas Valor / MJ/m3
Biogas 18 - 27
Gas Pirolisis 12
Gasificación Oxígeno 10
Ejemplos de procesamiento
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 16 de 21
Gasificación Oxígeno 10
Gasificación con Aire 5
Gasificación con H2O
Gas Natural
12
37 - 50
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Reactor
MotorG
Cuesco de palma (húmedo)
Vapor de agua
2,5 kW
4,3 kg/h
Perspectivas
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 17 de 21
Reactor
Adecuación
Quemador
Hogar en ZNI
15 kW
6 kW
9 kW
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Perspectivas
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 18 de 21
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Perspectivas
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 19 de 21
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Perspectivas
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 20 de 21
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¡Gracias por su atención!
Sonia Rincón Prat
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica 21 de 21
Sonia Rincón Prat
Tel. 3165000 Ext. 14109
Of. 400 Edif. 453